一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法技术

本发明专利技术公开一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法，将工件夹持在车床的主轴上后高速旋转，进刀切削工件，通过车刀接触工件后发生的轻微振动，使得工件表面构筑出具有疏水性的振纹。本发明专利技术通过利用机械加工无法避免的刀具振动现象，构筑了被加工金属疏水表面，通过改变车刀刀杆长度来调节车刀振动的频率和幅度，最后得到有利于金属表面疏水特性的振纹。与传统机械加工法获得表面疏水特性相比，舍去了疏水条纹设计、加工工艺路线等复杂操作，具有高效率，易操作，低损耗等特点。低损耗等特点。低损耗等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法


[0001]本专利技术属于机械表面工艺领域，具体涉及一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法。

技术介绍

[0002]自然界中植物的叶片具有一定的疏水特性，如荷叶，芭蕉叶，玉米叶等。水滴落在或凝结在叶片上面不会渗透，并且呈现出水球形状在叶片上可以往复自由滚动，其本质是因为叶片表面形貌排列诸多细小凸起所导致的原因(如图1和图2所示)。
[0003]在金属表面构造出与荷叶表面类似的结构，那么金属表面也会具有与植物叶片同样的疏水效果，液体呈水滴状在金属表面滚动。该特性可以应用在表面清洁领域，利用水滴滚动动作带走金属表面灰尘。同样可应用在放防锈迹生成和抗腐蚀领域，金属表面可以有效清除凝结在金属表面上的水滴，以及舰船流动降阻，贵重液体无损运输等领域也有广泛应用。
[0004]现有的关于金属表面构造疏水结构的研究，我们查到有如下专利：
[0005]1、申请号：200610010554.5，专利技术名称：在金属铜表面构筑超疏水结构的方法，具体方法为：将氢氧化钠、十二烷基硫酸钠、蒸馏水放置到容器中，充分搅拌均匀，将铜片置于溶液中，再密封其容器，在室温条件下十二烷基硫酸钠调控铜表面微/纳米结构的构筑，此反应经过2～3天，铜片颜色变暗，经本步骤处理后，铜基体表面形成了微/纳米结构：将月桂酸放入容器内，用乙醇充分溶解后，将上步中所构筑的表面带有微/纳米结构的铜片放入月桂酸的乙醇溶液中进行组装，此反应经过1天后取出，处理后铜片具有了较强的疏水性能的疏水结构。但该方法处理需要至少3天的时间，效率低，工序多。
[0006]2、申请号：201710198619.1，专利技术名称：一种线切割制备金属表面有序微纳超疏水结构的方法，包括如下步骤：对电火花线切割电加工参数脉宽、脉宽间隔、功率管数进行正交优化，找出最优加工工艺参数；根据最优加工工艺参数通过电火花线切割在金属表面加工出陈列方柱结构；将陈列方柱结构进行表面氟硅烷处理，获得金属表面有序微纳超疏水结构。该专利技术能够简单、快速地在金属表面制备出超疏水结构，由于是直接在金属基体表面加工出微纳结构，微纳结构与基体的结合强度高，耐用性好，且结构本身的性能稳定，是一种低成本、无污染、简单高效的制备方法。但该方法中，还是需要将工件浸泡10h，干燥2h，效率低，工序多。
[0007]3、申请号：201910485697.9，专利技术名称：一种钛合金超疏水结构的制备方法，采用1.064μm激光波长对金属试样进行激光微加工，再蒸镀微晶石蜡。所述激光微加工处理中，激光中心线间距为0.02～0.10mm，激光移动速度为370～800mm/s，激光输出功率为18～30W，频率为8～37KHz。所述蒸镀微晶石蜡的方法为：加热使微晶石蜡融化，将微加工试样置于石蜡挥发气氛中，微加工面朝下，试样与熔融微晶石蜡液面高度为3～30cm，放置20～60分钟后取出。采用上述方法处理，水滴与处理后的金属面接触后，水滴与处理面的接触角大于150
°
，水滴滚动角小于10
°
，在金属表面实现超疏水界面。但激光激光辐射危险，激光强度
高，能与身体组织产生剧烈的光化学、光热、光动力、光游离、光波电磁场等交互作用，对操作者造成严重的伤害，周围的可燃易爆物也会因其引起灾害。
[0008]因此，需要一种效率高、工序少且操作风险性低的疏水结构构造方法。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是解决上述技术问题，提供一种效率高、工序少且操作风险性低利用车削振纹构筑疏水结构的方法。
[0010]为实现上述的目的，本专利技术的技术方案为：
[0011]一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法，将工件夹持在车床的主轴上后高速旋转，进刀切削工件，通过车刀接触工件后发生的轻微振动，使得工件表面构筑出具有疏水性的振纹。
[0012]作为进一步的技术方案，以上所述工件为圆柱形，工件直径为10～40mm，工件长度为40～160mm。
[0013]作为进一步的技术方案，以上所述主轴的转速为2800～4000r/min，所述车刀接触工件后的进给量为0.05～0.3mm/r。因为主要利用车刀与工件接触后的轻微振动，所以车刀的进给量不宜过快。
[0014]作为进一步的技术方案，以上所述车刀的刀尖圆角半径为0.3～0.4mm，车刀的长度为40mm～280mm。所述车刀长度决定振纹密度大小，短车刀振动会对工件表面形成密度较高的振纹，长车刀振动会对工件表面形成密度较低的振纹，密度较高的振纹疏水性越好，密度较低的振纹疏水性越差；所述振幅由车刀长度决定，短车刀振动后会得到较小的振幅，长车刀振动后会得到较大的振幅，振幅大小直接决定振纹排布，决定这金属表面疏水性能好坏。因此将车刀的长度限定为40mm～280mm，以保证切削出的振纹密度和振幅组合能具有较好的疏水性能。
[0015]作为进一步的技术方案，以上所述车刀的长度为75mm～260mm。
[0016]作为进一步的技术方案，以上所述车刀切削工件的切削深度为0.1mm。
[0017]作为进一步的技术方案，以上所述车刀采用金刚石材料。
[0018]本专利技术的工作原理：当机床主轴高速旋转时，车刀接触逐渐工件后，在切削力作用下，刀杆不可避免地会以一定频率产生振动，振动会反映到被加工工件表面上，并出现规律的振纹。通过调节刀杆长度以及振幅频率获得符合植物表面疏水特性的金属表面形貌。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术通过利用机械加工无法避免的刀具振动现象，构筑了被加工金属疏水表面，通过改变车刀刀杆长度来调节车刀振动的频率和幅度，最后得到有利于金属表面疏水特性的振纹。与传统机械加工法获得表面疏水特性相比，舍去了疏水条纹设计、加工工艺路线等复杂操作，具有高效率，易操作，低损耗等特点。
[0021]2、本专利技术与飞秒激光构筑法、电火花构筑法相比更加安全，对于金属意外破损后可修复性较强，简化了工艺流程，加工工艺更加简便。
[0022]3、本专利技术主要适用于车床可夹持的工件(主要为圆柱形工件)，操作时只需要一台正常的车床(普通车床、数控车床都可以)对金属进行加工就可以实现金属疏水特性，增加了设备的通用性，而其他方法需要依赖特种加工设备才能实现金属疏水结构的构筑。
附图说明
[0023]图1为荷叶表面疏水结构示意图；
[0024]图2为水滴在荷叶上的状态图；
[0025]图3为本专利技术切削工件侧面过程示意图；
[0026]图4为本专利技术切削工件顶面过程示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例1工件的顶面疏水结构示意图；
[0028]图6为图5的A部疏水结构放大示意图；
[0029]图7为水滴在本专利技术实施例1疏水结构上的状态图；
[0030]图8为水滴在工件侧面疏水结构上的状态图；
[0031]图9为水滴在对比例一工件切削顶面的状态图；
[0032]图10为水滴在对比例二工件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法，其特征在于：将工件夹持在车床的主轴上后高速旋转，进刀切削工件，通过车刀接触工件后发生的轻微振动，使得工件表面构筑出具有疏水性的振纹。2.根据权利要求1所述的一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法，其特征在于：所述工件为圆柱形，工件直径为10～40mm，工件长度为40～160mm。3.根据权利要求2所述的一种利用车削振纹构筑疏水结构的方法，其特征在于：所述主轴的转速为2800～4000r/min，所述车刀接触工件后的进给量为0.05～0.3mm/r。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李帅，吕桂梅，阮业海，梁永杰，
申请(专利权)人：广西科技师范学院，
类型：发明
国别省市：